Etude
d'une installation thermique. Bac
S Amérique du Nord 2015
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Dans
un souci écologique,mais aussi économique, le propriétaire d'un terrain
de camping à Valence souhaite installer un bloc sanitaire ( WC et
douches) dont l'eau sera chauffée par une installation thermique
solaire.
Un transfert thermique peut s'effectuer suivant trois modes. Illustrer chacun de ces trois modes dans le cas du chauffe-eau solaire.
Au niveau du capteur, l'énergie solaire rayonnante est convertie en énergie thermique.
Dans
l'échangeur thermique du ballon le transfert thermique entre l'eau
froide et le fluide caloporteur s'effectue par conduction.
Dans l'eau sanitaire du ballon, il y a des courants de convexion.
Le
camping a une capacité d'accueil de 75 campeurs. Les besoins
journaliers en eau chaude sanitaire sont estimés à 50 L par personne.
Calculer le nombre de ballons d'eau chaude nécessaire pour cette
installation. Volume de stockage d'un ballon : 750 L.
Volume d'eau chaude nécessaire chaque jour : 75*50 =3750 L.
Nombre de ballons : 3750 / 750 = 5 ballons.
Quelle
est ( kWh) la quantité d'énergie qu'il est néccessaire d'apporter à la
totalité de l'eau pour élever sa température de 17 °C à 65 °C ?
Q = m c Dq = 3750*4180 (65-17)=7,524 108 J.
1 kWh = 3,6 106 J ; Q =7,524 108 /(3,6 106)=209 ~2,1 102 kWh.
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Rédiger
en une quizaine de lignes maximum, un projet détaillant les conditions
optimales d'implantation des panneaux solaires nécessaires au chauffage
sanitaire moyen journalier.
Les
panneaux solaires seront orientés au sud suivant une inclinaison d'un
angle égal à la latitude : le rendement est alors optimal. L'énergie
reçue par jour, à Valence, est égal à 4,2 kWh par m2 de panneaux.
Le toit du bâtiment B est orienté 15° sud-ouest avec une inclinaison de 30° : le rendement est optimal.
L'insatllation
sur le toit du bâtiment A est défavorable, ( orientation ouest et inclinaison
de 70 ° ) le rendement ne serait que de 60 à 70 %.
Surface de panneaux nécessaire : 210 / 4,2 = 50 m2.
Surface d'un panneaux : 2,7 m2.
Nombre de panneaux à installer : 50 / 2,7 ~19 panneaux.
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